聚3-羥基丁酸酯-聚碳酸亞丙酯共混體系相分離與結晶行為研究.pdf

1、聚合物共混是材料改性中一種方便有效的方式，在材料加工中占有重要的地位。聚合物共混薄膜在技術和科學等領域都有著非常廣泛的應用。而聚合物共混薄膜的性能很大程度上取決于其形態(tài)結構。因此，通過探索共混物薄膜形態(tài)結構的影響機理，從而明確材料微觀層次的物理規(guī)律，為調(diào)控材料性能提供理論基礎。
　　本論文采用物理共混的方法，制備了具有生物可降解性的聚3-羥基丁酸酯(PHB)/聚碳酸亞丙酯(PPC)共混物，對PHB/PPC共混物的相容性、結晶行為、

2、相分離過程以及最終的相結構進行了研究。
　　本論文的主要內(nèi)容包括:
　　1.通過溶液澆鑄法制備了PHB/PPC共混物薄膜，差示掃描量熱儀(DSC)結果表明PHB含量減小到10wt％時，體系表現(xiàn)出相容性。偏光顯微鏡(POM)下觀察到PHB/PPC30/70共混物中PHB球晶內(nèi)均勻分散著無雙折射區(qū)域。通過掃描電鏡(SEM)發(fā)現(xiàn)PHB/PPC30/70共混物薄膜在190℃發(fā)生了垂直相分離，大部分PPC組分遷移到自由表面，而PHB遷

3、移到基底上，形成雙層膜，分布在PHB層的微孔結構對應POM中無雙折射區(qū)域。等溫結晶后由于上層的PPC不具有雙折射，通過POM可以直接觀察到含有微孔結構的PHB球晶。
　　2.探究了PHB/PPC共混物薄膜相結構的影響因素。PPC含量較低時，如30 wt％，PHB球晶填滿整個空間，PPC分散在PHB球晶內(nèi)，PPC微區(qū)尺寸具有熔融時間依賴性。PPC含量增加到50wt％，熔融時間較短時，PPC仍然為分散相。延長熔融時間后，POM下觀察到

4、具有雙折射的PHB微區(qū)分散在無雙折射的PPC連續(xù)相中，成為了大球晶的一部分。SEM結果表明體系在水平和垂直方向都發(fā)生相分離，大量PPC向上表面富集形成了網(wǎng)絡狀結構，仍有少量PPC分散在具有雙折射的PHB微區(qū)中，而富集在基底上較薄的PHB層連接著具有雙折射的PHB微區(qū)共同形成了PHB連續(xù)相，從而保證了PHB球晶連續(xù)生長，最終形成了疊加層狀結構。
　　3.探究了PHB/PPC共混物中球晶環(huán)帶周期的影響規(guī)律。PPC組分加入使PHB球晶環(huán)

5、帶周期減小，長周期增大，表明PHB和PPC部分相容。升高結晶溫度，PHB/PPC70/30共混物中球晶環(huán)帶周期增大。增加熔融時間，純PHB球晶環(huán)帶周期先增大后減小。熔融時間小于5 min時，非晶組分擴散速率增大導致球晶環(huán)帶周期增大;熔融時間大于5 min時，PHB發(fā)生降解造成非晶組分含量增加，擴散速率減小導致球晶環(huán)帶周期減小。增加熔融時間，PHB/PPC70/30共混物中球晶環(huán)帶周期逐漸增大。熔融時間較短時，PHB片晶間非晶組分含量多，